李 羚，李德光，李 麗

(保山學(xué)院資源環(huán)境學(xué)院，云南 保山 678000)

保山中心城市地處保山市隆陽區(qū)保山壩，是保山市政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心。保山壩位于東經(jīng) 99°09'～ 99°16'和北緯 25°01' ～ 25°14'。海拔1600～1700m，年平均氣溫16℃，年平均降水量1000mm左右，年平均相對(duì)濕度75%。

隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)的加快，城市人口、土建工程、汽車擁有量隨之增多，這勢(shì)必對(duì)環(huán)境大氣質(zhì)量造成一定的影響。本文在對(duì)保山中心城市環(huán)境大氣質(zhì)量現(xiàn)狀進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，用數(shù)學(xué)模型對(duì)其進(jìn)行一定期限的動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)，以掌握其變化規(guī)律，為保山中心城市的建設(shè)和環(huán)境管理提供技術(shù)支持。

1 保山中心城市環(huán)境空氣質(zhì)量現(xiàn)狀

2006～2010年保山中心城區(qū)大氣監(jiān)測(cè)的主要項(xiàng)目為二氧化硫、二氧化氮、可吸入顆粒物、降塵等。5a中二氧化硫日平均濃度范圍值為0.000～0.112mg/m3，年日均濃度范圍值為0.007～0.027 mg/m3，均未超過二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值［1］;二氧化氮日平均濃度范圍值為0.000～0.129 mg/m3，年日均濃度范圍值為0.012～0.024 mg/m3，5a中日平均濃度出現(xiàn)超過二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值的情況;可吸入顆粒物日平均濃度范圍值為0.002～0.228 mg/m3，年日平均濃度范圍值為0.045～0.074 mg/m3，5a中日平均濃度出現(xiàn)超過二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值的情況;5a間降塵年月平均值分別為3.44 t/km2·月、3.91 t/km2·月、4.31 t/km2·月、3.95 t/km2·月、5.47 t/km2·月，呈明顯上升趨勢(shì)。

2 保山中心城市環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)測(cè)

2.1 預(yù)測(cè)方法與預(yù)測(cè)精度檢驗(yàn)［2］

城市環(huán)境空氣質(zhì)量受森林火災(zāi)、地震、城市建設(shè)、人口密集、汽車流量、環(huán)境管理等人類活動(dòng)及氣象條件等諸多因素的影響，而這些因素對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量的影響具有不確定性，是灰色的，因此，可使用灰色理論GM(1，1)預(yù)測(cè)方法對(duì)城市環(huán)境空氣質(zhì)量進(jìn)行預(yù)測(cè)。

2.1.1 預(yù)測(cè)方法

灰色理論GM(1，1)預(yù)測(cè)方法是將監(jiān)測(cè)到的原始數(shù)據(jù)按時(shí)間順序排成原始數(shù)據(jù)列，然后進(jìn)行累加生成處理，得到累加生成數(shù)據(jù)列，再進(jìn)行微分?jǐn)M合建模。

原始數(shù)據(jù)列:X(0)(t) =［X(0)(1)，X(0)(2)，…，X(0)(n)］，t=1，2，…，n。

累加生成數(shù)據(jù)列:X(1)(t)2，…，n。

累加值滿足微分方程:

式中a，u為參數(shù)，T=t－1。這是一個(gè)一階線性非齊次微分方程，其通解為

參數(shù)a，u可由最小二乘法求得:

式中矩陣B，A分別為

將求得的a，u值代回(4)式，由(4)式求得預(yù)測(cè)累加值X(1)y(t)，經(jīng)累減還原后得時(shí)間響應(yīng)預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模式

2.1.2 預(yù)測(cè)精度檢驗(yàn)

當(dāng)C＜0.35，P＞0.95時(shí)，預(yù)測(cè)精度為一級(jí);當(dāng)C＜0.50，P＞0.80時(shí)，預(yù)測(cè)精度為合格;當(dāng)C＜0.65，P＞0.70時(shí)，預(yù)測(cè)精度為基本合格;當(dāng)C≥0.65，P≤0.70時(shí)，預(yù)測(cè)精度為不合格。

2.2 保山中心城市環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)測(cè)

本文采用2006～2010年保山中心城市環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的年平均值進(jìn)行建模預(yù)測(cè)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模式參數(shù)見表1。

由預(yù)測(cè)模式計(jì)算2006～2010年各項(xiàng)目的預(yù)測(cè)值，并進(jìn)行預(yù)測(cè)精度檢驗(yàn)，結(jié)果見表2。

表1 空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)年平均值及預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模式參數(shù) (mg/m3)

表2 2006～2007年預(yù)測(cè)值各項(xiàng)目預(yù)測(cè)值及預(yù)測(cè)精度 (mg/m3)

由表2可知，SO2、PM10的預(yù)測(cè)精度為一級(jí)，NO2、降塵的預(yù)測(cè)精度為合格，4個(gè)項(xiàng)目的預(yù)測(cè)模式均可用于預(yù)測(cè)。保山中心城市2011～2015年空氣質(zhì)量預(yù)測(cè)結(jié)果見表3。

表3 保山中心城市2011～2015年空氣質(zhì)量預(yù)測(cè)結(jié)果(mg/m3)

3 保山中心城市環(huán)境空氣質(zhì)量變化趨勢(shì)及防治措施

從表3預(yù)測(cè)結(jié)果可知，2011～2015年間除SO2濃度基本保持不變且略有下降外，NO2、PM10、降塵都呈上升趨勢(shì)，特別是NO2、降塵逐年增加較快。這是由于現(xiàn)今居民生活所用煤等燃料越來越多的被燃?xì)夂碗娔艿惹鍧嵢剂纤?，所以大氣中SO2濃度基本保持不變且略有下降;而由于老城區(qū)的改造、新城區(qū)的建設(shè)以及市區(qū)汽車擁有量的不斷增多，必然導(dǎo)致大氣中NO2、PM10濃度和降塵量逐年明顯增加。由2006～2010年的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和2011～2015年的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)來看，保山中心城市空氣塵污染明顯，是決定城市空氣質(zhì)量級(jí)別的主要污染物。因此，在城市化建設(shè)的進(jìn)程中，要采取適當(dāng)?shù)拇胧┍Ｗo(hù)環(huán)境。

(1)應(yīng)對(duì)城市建設(shè)進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，合理布局居民、市政、公共配套設(shè)施、道路交通和城市綠化，要具有前瞻性。并能夠嚴(yán)格按城市規(guī)劃實(shí)施建設(shè)。

(2)加強(qiáng)環(huán)境管理，在城市各項(xiàng)建設(shè)中嚴(yán)格執(zhí)行環(huán)境保護(hù)有關(guān)規(guī)定，認(rèn)真落實(shí)防治揚(yáng)塵污染的有關(guān)措施。

(3)加強(qiáng)道路交通管理，大力發(fā)展清潔公共交通，減少汽車尾氣排放對(duì)環(huán)境空氣的污染。

(4)加大城市綠化建設(shè)，特別是老城區(qū)的綠化建設(shè)。逐步提高城市植被覆蓋率，提高環(huán)境空氣質(zhì)量。

［1］國家環(huán)境保護(hù)總局環(huán)境工程評(píng)估中心．環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則與標(biāo)準(zhǔn)匯編［M］．北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社，2005．

［2］李羚，楊鴻亮．工業(yè)廢氣年排放量的灰色GM(1，1)預(yù)測(cè)［J］．云南環(huán)境科學(xué)，1998，17(4)．